Details

В работе предложен метод приведения в движение подводного робота с использованием биоморфного движителя, имитирующего локомоцию карпообразных рыб. Разработана кинематическая модель многозвенного хвостового плавника, основанная на уравнении бегущей волны с линейно возрастающей амплитудой от первого к последнему сегменту. Тяга генерируется за счёт периодического изменения угла атаки звеньев хвоста относительно набегающего потока жидкости. Численное моделирование гидродинамики движителя выполнено в программном симуляторе Stonefish с использованием метода вычислительной гидродинамики. Валидация цифровой модели проведена путем сопоставления скоростных характеристик, полученных в симуляции, с экспериментальными данными физического прототипа. Результаты показали, что предложенный способ передвижения обеспечивает устойчивое поступательное движение со скоростью до 0,305 м/с при частоте ундуляции 3 Гц, при этом симуляционные данные хорошо согласуются с натурными измерениями при частоте 1 Гц.

A method for propelling an underwater robot using a biomorphic thruster that imitates the locomotion of cyprinid fishes is proposed. A kinematic model of a multi-link caudal fin has been developed, based on a traveling wave equation with a linearly increasing amplitude from the first to the last segment. Thrust is generated through periodic changes in the angle of attack of the tail links relative to the incoming fluid flow. Numerical simulation of the thruster's hydrodynamics was performed in the Stonefish software simulator using computational fluid dynamics methods. Validation of the digital model was carried out by comparing the velocity characteristics obtained in the simulation with experimental data from a physical prototype. The results demonstrated that the proposed locomotion method ensures stable forward motion at a speed of up to 0.305 m/s at an undulation frequency of 3 Hz, with the simulation data showing good agreement with the field measurements at a frequency of 1 Hz.